[發(fā)明專利]一種微米級(jí)局域電化學(xué)沉積裝置及其工作方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011142943.X
• 申請(qǐng)日: 2020-10-23
• 公開（公告）號(hào): CN112251779B
• 公開（公告）日: 2023-05-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 許金凱;孫曉晴;任萬飛;于化東;田坤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 長春理工大學(xué)
• 主分類號(hào): C25D1/00
• 分類號(hào): C25D1/00;B33Y10/00;B33Y30/00
• 代理公司: 長春市吉利專利事務(wù)所(普通合伙) 22206
• 代理人: 李曉莉

本發(fā)明一種微米級(jí)局域電化學(xué)沉積裝置及其工作方法，屬于電化學(xué)沉積技術(shù)領(lǐng)域；包括氣浮平臺(tái)，氣浮平臺(tái)上設(shè)置有位置移動(dòng)組件，位置移動(dòng)組件包括與氣浮平臺(tái)連接的X向運(yùn)動(dòng)單元，X向運(yùn)動(dòng)單元上連接有直角換向塊，直角換向塊的豎直端面固定Z向運(yùn)動(dòng)單元，Z向運(yùn)動(dòng)單元上設(shè)置有Y向運(yùn)動(dòng)單元；Z向運(yùn)動(dòng)單元遠(yuǎn)離Y向運(yùn)動(dòng)單元的一側(cè)設(shè)置有電化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)，電化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)的上方設(shè)置有打印系統(tǒng)，下方設(shè)置有微陽極系統(tǒng)；電化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)的一側(cè)設(shè)置有電解質(zhì)溶液供給系統(tǒng)；氣浮平臺(tái)上還設(shè)置有中央控制單元，中央控制單元內(nèi)部設(shè)置有加工程序，以控制加工時(shí)間和加工順序。本發(fā)明解決了許多復(fù)雜結(jié)構(gòu)零件的成形，并大大減少了加工工序，縮短了加工周期。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電化學(xué)沉積技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種微米級(jí)局域電化學(xué)沉積裝置及其工作方法。

背景技術(shù)

電化學(xué)是研究兩類導(dǎo)體形成的帶電界面現(xiàn)象及其上所發(fā)生的變化的科學(xué)。其在化工、冶金、機(jī)械、電子、航空、航天、輕工、儀表、醫(yī)學(xué)、材料、能源、金屬腐蝕與防護(hù)、環(huán)境科學(xué)等科技領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用，成為當(dāng)前世界上十分關(guān)注的研究課題。

電化學(xué)微增材制造技術(shù)是電化學(xué)領(lǐng)域的一個(gè)分支，局域電化學(xué)沉積是電化學(xué)微增材制造技術(shù)中的一種方法，其通過外加電壓驅(qū)動(dòng)溶液中的金屬離子還原到導(dǎo)電基材上而產(chǎn)生金屬結(jié)構(gòu)。相對(duì)于傳統(tǒng)金屬切削減材制造模式不同，這是一種“自下而上”通過材料累加的增材制造方法，從無到有。增材制造使得過去受到傳統(tǒng)制造方式的約束，而無法實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜結(jié)構(gòu)件制造變?yōu)榭赡堋?/p>

局域電化學(xué)沉積技術(shù)不需要傳統(tǒng)的刀具和夾具以及多道加工工序，在一臺(tái)設(shè)備上可快速精密地制造出任意復(fù)雜形狀的零件，從而實(shí)現(xiàn)了零件“自由制造”，解決了許多復(fù)雜結(jié)構(gòu)零件的成形，并大大減少了加工工序，縮短了加工周期。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的問題是：提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)脈沖輔助電極跟隨電化學(xué)反應(yīng)池運(yùn)動(dòng)，減小陽極供給液滴體積提高精度的微米級(jí)局域電化學(xué)沉積裝置。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的一種微米級(jí)局域電化學(xué)沉積裝置及其工作方法的具體技術(shù)方案如下：

一種微米級(jí)局域電化學(xué)沉積裝置，包括氣浮平臺(tái)，所述氣浮平臺(tái)上設(shè)置有位置移動(dòng)組件，所述位置移動(dòng)組件包括與氣浮平臺(tái)連接的X向運(yùn)動(dòng)單元，所述X向運(yùn)動(dòng)單元上連接有直角換向塊，所述直角換向塊的豎直端面固定Z向運(yùn)動(dòng)單元，所述Z向運(yùn)動(dòng)單元上設(shè)置有Y向運(yùn)動(dòng)單元；

所述Z向運(yùn)動(dòng)單元遠(yuǎn)離Y向運(yùn)動(dòng)單元的一側(cè)設(shè)置有電化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)，所述電化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)的上方設(shè)置有打印系統(tǒng)，下方設(shè)置有微陽極系統(tǒng)，且所述打印系統(tǒng)和微陽極系統(tǒng)相互配合工作；

所述電化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)的一側(cè)設(shè)置有電解質(zhì)溶液供給系統(tǒng)，且所述電解質(zhì)溶液供給系統(tǒng)與電化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)連接；

所述氣浮平臺(tái)上還設(shè)置有中央控制單元，所述中央控制單元內(nèi)部設(shè)置有加工程序，且所述加工程序與位置移動(dòng)組件、電化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)、電解質(zhì)溶液供給系統(tǒng)、打印系統(tǒng)和微陽極系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)線或無線通信連接，以控制加工時(shí)間和加工順序。

進(jìn)一步，所述X向運(yùn)動(dòng)單元、Y向運(yùn)動(dòng)單元以及Z向運(yùn)動(dòng)單元均包括底板、導(dǎo)軌、滑塊、絲杠和電機(jī)，所述電機(jī)主軸末端與絲杠連接，所述絲杠與滑塊連接，所述滑塊設(shè)置在導(dǎo)軌上，且滑塊沿導(dǎo)軌方向往復(fù)移動(dòng)。

進(jìn)一步，所述氣浮平臺(tái)上通過螺栓與墊塊連接，所述X向運(yùn)動(dòng)單元通過螺栓與墊塊連接；

所述直角換向塊通過螺栓固定在X向運(yùn)動(dòng)單元的滑塊上，在直角換向塊的豎直端面通過螺栓固定Z向運(yùn)動(dòng)單元，所述Z向運(yùn)動(dòng)單元的滑塊上通過螺栓設(shè)置有Y向運(yùn)動(dòng)單元。

進(jìn)一步，所述電化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)包括L形轉(zhuǎn)接塊、電化學(xué)反應(yīng)池、參比電極，所述L形轉(zhuǎn)接塊一端面與Y向運(yùn)動(dòng)單元的滑塊通過螺栓連接；